指针和引用

本文介绍了变量、指针和引用的概念。变量是地址的代号,指针存放的是另一个变量的地址,引用可看作特殊指针。还详细阐述了引用和指针的区别,包括取地址符号作用、是否有自己的地址、初始化要求等,以及它们作为函数参数传递时的不同。

能用引用的地方必然可以用指针代替。

  1. 什么是变量
    变量其实是地址的代号。访问变量名称时其实是访问变量代表的地址中的内容。也就是说访问变量时,首先先找到地址,然后取出地址中内容。
  2. 什么是指针
    指针和变量一样也是具有自己的地址的。只不过指针地址中存放的内容,是另一个变量的地址。
    int x = 10; // x可以理解为地址中的内容,而&x则代表x所在的地址
    int *p = &x; // p可以理解为地址中的内容既是&x,*p则代码获取p中地址的内容。同时&p则代表p所在的地址
  3. 什么是引用
    引用其实可以看做一种特殊类型的指针。使用&代表引用,感觉就是直接让引用的变量名称直接获取到变量的地址
    int x = 10; int &y = x; //直接y的地址强行设置到x的地址上。和指针的实现感觉是一样的。

引用和指针的区别:

  1. 引用的取地址符号作用于引用名称(参考3);指针的取地址符作用于变量名称(参考2)。
  2. 引用不具备自己的地址,而指针是要分配自己的地址的。对比2和3
  3. 使用引用名称(y)可以直接访问地址中的内容;指针需要使用*获得指针指向地址中保存的内容
  4. 引用在声明时就必须初始化;指针在声明时可以不初始化,在使用的时候初始化即可。(引用不能为空,指针可以为空)
    类中可以声明一个未初始化的引用,但是必须在构造函数的初始化列表中对其初始化,其实是符合该条说明的。
  5. 引用只能在定义时被初始化一次,之后不可变;指针可以改变所指的对象
    引用其实默认带有const属性,所以不允许多次初始化。左值和右值?
  6. 可以有const指针,但是没有const引用
    int * const p = &x; 存在
    // int & const y = x; 不存在,由于引用直接作用于地址,同时根据右结合性不存在int&的类型
  7. 使用sizeof时意义不同。“sizeof 引用”既实际字节大小,而“sizeof 指针”是指针本身的大小,固定值为4或8;
  8. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样; 指针自增指向下一个地址,而引用是对变量本身的值的增加。
  9. 指针可以有多级,但是引用只能是一级,例如int **p是合法的,而 int &&a是不合法的;
  10. 指针和引用作为函数参数进行传递时也不同。
    用指针传递参数,可以实现对实参进行改变的目的;在将引用作为函数参数进行传递时,实质上传递的是实参本身,而不是实参的一个拷贝,因此对形参的修改其实是对实参的修改。
  11. 存在函数指针,但是无函数引用
指针引用在编程中都用于间接访问操作内存中的数据,但它们在定义、初始化、可变性以及使用场景等方面存在显著的区别。 指针是一种变量,其值为另一个变量的地址,即内存地址。指针可以在声明后初始化为空,并且可以重新赋值指向不同的变量。这意味着指针可以在程序执行期间改变其所指向的对象。此外,指针可以被设置为`NULL`,表示它不指向任何有效的对象。当使用指针时,需要通过解引用操作符`*`来访问指针所指向的值。指针还可以进行算术运算,例如自增操作,这使得指针非常适合用于遍历数组等数据结构的操作。指针的大小通常取决于系统的架构,而不是它所指向的数据类型[^4]。 相比之下,引用更像是一个变量的别名,它必须在声明时初始化,并且一旦初始化后不能改变。这意味着引用始终绑定到初始化时指定的对象上。引用不能为`NULL`,因此在使用引用时不需要担心空引用的问题。由于引用直接操作被引用的变量,所以不需要解引用操作符。引用的大小与被引用的变量相同,因为引用本质上是一个别名[^4]。 在C++中,相比于指针更推荐使用引用,特别是在函数参数传递返回值的情况下,因为引用提供了更清晰的语法并且避免了空指针的风险。然而,在需要动态内存分配或者处理数组时,通常会使用指针。另外,当需要返回函数内部局部变量的引用时应当特别小心,因为这会导致悬空引用的问题[^5]。 下面是一个简单的例子,展示了如何声明使用指针引用: ```cpp int main() { int value = 10; int* ptr = &value; // 指针指向value的地址 int& ref = value; // 引用ref绑定到value // 通过指针修改value的值 *ptr = 20; // 通过引用修改value的值 ref = 30; return 0; } ``` 在这个例子中,无论是通过指针还是引用,都可以成功地修改`value`的值。但是需要注意的是,如果尝试返回一个局部变量的引用,那么这个引用将在函数返回后变成无效,因为局部变量的生命期随着函数的结束而结束。 综上所述,选择使用指针还是引用取决于具体的应用场景。如果需要一个能够改变指向不同对象的机制,并且可能需要处理空指针的情况,则应使用指针。如果希望确保总是有一个有效的对象被引用,并且希望获得更加直观的语法,则应使用引用
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